如何在 Windows 上测量 C++ 中的 CPU 时间并包括 system() 调用？答案

【问题标题】：How can I measure CPU time in C++ on windows and include calls of system()?如何在 Windows 上测量 C++ 中的 CPU 时间并包括 system() 调用？
【发布时间】：2013-11-27 10:03:23
【问题描述】：

我想在 C++ 算法上运行一些基准测试，并希望根据输入获得所需的 CPU 时间。我在 Windows 7 上使用 Visual Studio 2012。我已经发现了一种在 Windows 中计算 CPU 时间的方法：How can I measure CPU time and wall clock time on both Linux/Windows?

但是，我在我的算法中使用了system() 命令，但不是以这种方式测量的。那么，如何测量 CPU 时间并通过 system() 包含脚本调用的时间？

我应该添加一个小例子。这是我的 get_cpu_time 函数（来自上述链接）：

double get_cpu_time(){
    FILETIME a,b,c,d;
    if (GetProcessTimes(GetCurrentProcess(),&a,&b,&c,&d) != 0){
        //  Returns total user time.
        //  Can be tweaked to include kernel times as well.
        return
            (double)(d.dwLowDateTime |
            ((unsigned long long)d.dwHighDateTime << 32)) * 0.0000001;
    }else{
        //  Handle error
        return 0;
    }
}

到目前为止，它工作得很好，当我编写一个程序，对一些数组进行排序（或做一些其他需要一些时间的事情）时，它工作得很好。但是，当我在这种情况下使用 system()-command 时，它不会：

int main( int argc, const char* argv[] )
{
    double start = get_cpu_time();
    double end;
    system("Bla.exe");
    end = get_cpu_time();

    printf("Everything took %f seconds of CPU time", end - start);

    std::cin.get();

}

给定 exe 文件的执行以相同的方式测量，大约需要 5 秒。当我通过 system() 运行它时，整个过程占用了 0 秒的 CPU 时间，这显然不包括 exe 文件的执行。

一种可能性是在系统调用上获得 HANDLE，这可能吗？

【问题讨论】：

标签： c++ windows cpu-time

【解决方案1】：

Linux：

对于挂钟时间，使用gettimeofday() 或clock_gettime()
对于 CPU 时间，使用 getrusage() 或 times()

【讨论】：

至于 Windows 上的 CPU 时间，您可能可以使用 GetProcessInformation() ，但它需要一个 HANDLE 给孩子，而您无法使用 system() - 其他方式似乎找到并阅读正确的性能计数器，这是非常重要的，我对它的了解还不够，无法回答那部分。

【解决方案2】：

它实际上会打印您的程序占用的 CPU 时间。但是如果您在程序中使用线程，它将无法正常工作。在完成 CPU 时间之前，您应该等待线程完成它的工作。所以基本上你应该这样写：

WaitForSingleObject(threadhandle, INFINITE);

如果你不知道你在你的程序中到底使用了什么（如果它是多线程的）你可以创建一个线程来完成这项工作并等待线程终止并测量时间。

DWORD WINAPI MyThreadFunction( LPVOID lpParam );
int main()
{
DWORD   dwThreadId;
HANDLE  hThread;

int startcputime, endcputime, wcts, wcte;

startcputime = cputime();

hThread = CreateThread( 
            NULL,                   // default security attributes
            0,                      // use default stack size  
            MyThreadFunction,       // thread function name
            NULL,                   // argument to thread function 
            0,                      // use default creation flags 
            dwThreadIdArray);

WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);

endcputime = cputime();

std::cout << "it took " << endcputime - startcputime << " s of CPU to execute this\n";

return 0;
}

DWORD WINAPI MyThreadFunction( LPVOID lpParam ) 
{ 
    //do your job here
    return 0; 
}

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以尝试使用加速计时器。它具有跨平台能力。来自 boost 网站的示例代码：

#include <boost/timer/timer.hpp>
#include <cmath>

int main() {
 boost::timer::auto_cpu_timer t;

  for (long i = 0; i < 100000000; ++i)
    std::sqrt(123.456L); // burn some time

 return 0;
}

【讨论】：

但是它只返回调用进程使用的时间，问题的主题是子进程的测量。

【解决方案4】：

如果您使用 C++11（或可以访问它）std::chrono 拥有计算程序运行时长所需的所有功能。

【讨论】：

但它只返回调用进程使用的时间，问题的主题是测量子进程。

【解决方案5】：

在创建任何子进程之前，您需要将进程添加到 Job 对象。然后子进程将自动在同一个作业中运行，您想要的信息可以在JOBOBJECT_BASIC_ACCOUNTING_INFORMATION 结构的TotalUserTime 和TotalKernelTime 成员中找到，可通过QueryInformationJobObject 函数获得。

更多信息：

从 Windows 8 开始，nested jobs are supported，因此即使某些程序已经依赖于作业对象，您也可以使用此方法。

【讨论】：

【解决方案6】：

我认为没有跨平台机制。使用 CreateProcess 启动应用程序，使用 WaitForSingleObject 完成应用程序，将允许您获得直接后代时间。之后，您将需要工作对象来完成会计（如果您需要为孙子计时）

【讨论】：

【解决方案7】：

您也可以试一试外部采样分析器。我在 Windows 下使用了免费赠品“Sleepy”[http://sleepy.sourceforge.net/]and 甚至更好的“Very Sleepy”[http://www.codersnotes.com/sleepy/] 分析器，并且对结果非常满意 - 几分钟内就可以轻松格式化信息。

有一个类似的项目叫做“Shiny”[http://sourceforge.net/projects/shinyprofiler/]，它应该可以在 Windows 和 *nix 上运行。

【讨论】：